金昌變壓器廠(Chǎng)家

甘肅變▾壓▾[Yā]器相對交◊流◊甘肅變壓器有調[Diào]速性能優良[Liáng]、調速方便(Biàn)、平滑、調速(Sù)範圍廣等優點，因此仍然(Rán)廣泛應用于很[Hěn]多工業場合。調速主(Zhǔ)要有以下幾種方[Fāng]式：電樞[Shū]串電阻調速、●改●變電樞電壓調速、PWM調整系統、雙閉環調速系統、數字(Zì)式調速系(Xì)統和(Hé)改變勵○磁○(Cí)的恒◆功◆[Gōng]率調(Diào)∆速∆。

電動機測[Cè]試甘肅變◊壓◊器要根(Gēn)據電[Diàn]動機的試驗要求(Qiú)進行調壓試驗、輕載試驗、負載試驗和過載試[Shì]驗，還要進行動○态○過程(Chéng)▿試▿驗等。這就要求其具有連續調壓、過流功(Gōng)能，并要[Yào]∇求∇響應速度快[Kuài]。本篇文章将介紹電動機測試甘肅(Sù)變壓器設計。
　　
電[Diàn]路設計
1整流電路計[Jì]算
整流電路選用(Yòng)的是三相不控整流。這個電(Diàn)路的●特●點(Diǎn)是簡單、快速，而且●輸●出波(Bō)形能夠滿足逆變●電●路的(De)要求。輸入整流濾波電[Diàn]路的主要作[Zuò]用是将交流電壓變為電壓；此外，還要具有一定的輸(Shū)出[Chū]電壓保持能力，既能防止來自電網的幹擾進入甘肅變壓器[Qì]，又能防止甘◆肅◆變壓器産[Chǎn]生的◊幹◊擾。

二極管[Guǎn]應當按照有效值[Zhí]選取，如下是計算過(Guò)程[Chéng]。

整流輸出電壓Ud的波○形○在一個周期内波動6次，且脈動波形(Xíng)相同，因此：
(1)
U2為相電壓有效值，其值為(Wéi)220V。
Ud=2.34×220=514V (2)
P0為50kW，效[Xiào]率η取0.8，所以P0=Ud×Id×0.8，Id=P0/Ud×0.8=122A。
流過整流二[èr]極管電流的有效值為：
(3)
而每隻整流二極管承受的[De]最大反壓為：
(4)
考慮到電網電壓的波動-10%～+10%，所以二●極●(Jí)管最小參數應取：
IA(VT變(Biàn)壓器廠家[Jiā])=I(VT)×1.1=78A
UFM=URM×1.1=593V
所以，二極[Jí]管額定參∇數∇為：200A、1200V。因此(Cǐ)選擇的二▾極▾管[Guǎn]型号為ZP200-ZL20螺栓型普▲通▲整流二極管。

▿圖▿1 主電路▿圖▿

2 濾∇波∇電容計算
甘肅變(Biàn)壓器中(Zhōng)工頻濾波(Bō)器接在工頻整流與逆變電路之間，既能将脈動電流變為平滑▽的▽，還能抑(Yì)制幹擾，尤其是變換中[Zhōng]産生[Shēng]◇的◇幹擾。

濾波電容******選用等效串聯電阻▽低▽(Dī)且電容量大的電解電容(Róng)，因為等效串聯電(Diàn)阻值對[Duì]◈輸◈出脈動電壓值有直●接●(Jiē)影響。因此，為了(Le)減少等效串聯電阻，用[Yòng]4個電◆容◆串并[Bìng]聯，獲得所需的電[Diàn]容◇量◇◇電◇路。

電網電壓為380V，不考慮波動(Dòng)，空[Kōng]載電壓Ud0約為線電壓峰值540V。在帶[Dài]▿負▿載時，電壓有所下降，電容電(Diàn)壓：
Ud=1.35×380=513V （5）
輸◇入◇[Rù]電[Diàn]流Id，即甘肅(Sù)變壓器輸入電流125A。側電[Diàn]壓在帶負載時是(Shì)脈動的，如圖2所(Suǒ)示。最[Zuì]大電壓降[Jiàng]△U按10%考▿慮▿。在T1區間内，電容C向負載[Zǎi]放電，在T/6區間完[Wán]成一[Yī]個充放電周期。

圖2 ▲濾▲波●電●容濾波過程分(Fèn)析

假[Jiǎ]定在電容放電[Diàn]◊期◊間放電[Diàn]電流⋄恒⋄定，則：
Id=C△U/T1 (6)
(7)
由式（7）得
(8)
(9)
式中(Zhōng)，Id為輸入[Rù]電流125A；△U為電壓變化量(△U =Ud0×10%=54V)；T1為電容放電時間(Jiān)； Ud0為▲空▲載電壓540V；T為工頻交流電周期20ms；為工∆頻∆交[Jiāo]流(Liú)電角頻率[Lǜ])，可得(Dé)：
(10)
電容承受的線電[Diàn]▾壓▾峰值540V。
實際中，采用4個[Gè]5600μF/400V⋄的⋄電解電容和2▿個▿大(Dà)電阻并聯為一組，用2組⋄串⋄聯在一起組成濾波電容組。其電◈容◈量(Liàng)為5600μF。∆大∆于計算值，濾(Lǜ)波效果滿足小于10%的要求。

因此(Cǐ)，選擇DCMCE 1669型電解電[Diàn]容，其規格為5600μF/400V。

由于電解電容不是理想的電容，它本身的阻∆抗∆對電容[Róng]兩端的(De)電壓會有影響，而且電壓是(Shì)脈動的，所以[Yǐ]為了穩定其兩端電壓，使每組電容的兩[Liǎng]端電[Diàn]壓▾相▾等，分◆别◆在每組電容[Róng]兩◈端◈并聯了一個均壓電阻R2、R3，選擇R2=R3=30kΩ。

至于濾[Lǜ]波前面的去幹擾的▾電▾[Diàn]容C1，其電容量是很難确定的，因為幹擾包括電∇網∇的幹擾，也包括(Kuò)甘肅(Sù)變壓▾器▾的幹擾，所以可(Kě)試選取C1=（2.5±5%）μF或▾該▾數量級其他電容，隻要電[Diàn]容C1的耐壓峰值滿足即可以，耐(Nài)壓◆峰◆值Up=600V。

電容輸入式整流濾[Lǜ]波電路在接通交流電[Diàn]壓時，由(Yóu)于電容充●電●，往往引起較[Jiào]大的浪湧電流。在此，選擇的限流電阻[Zǔ]R1為20Ω/20W。起動後(Hòu)，延時一[Yī]段時間後，S1合上，把R1從主電路中去除。

3 逆變▿電▿(Diàn)路計算
對于(Yú)逆變電路選取的是全∇橋∇逆變電路，∇采∇[Cǎi]用IGBT作為器件。

IGBT集MOSFET和GTR的優點(Diǎn)于▿一▿體，具有◈功◈[Gōng]率MOSFET高輸●入●(Rù)阻抗，熱穩定性好，驅動功率小的特(Tè)點，又具有GTR通●态●[Tài]電壓低[Dī]，導電損耗小而耐[Nài]壓高的優點。

對主電路進行計算，并根據設計目◈标◈的需要對IGBT進行(Háng)選型。
IGBT的作[Zuò]用是通過[Guò]它的周▾期▾[Qī]性開(Kāi)和關作用，把(Bǎ)電壓變換成方波電壓，它是[Shì]逆變電路的關鍵核心元件。由于它(Tā)比較∇脆∇弱(Ruò)，對它的設[Shè]計、選擇直接關系到[Dào]整個系[Xì]統的(De)▽安▽全、∆可∆靠。所以，選[Xuǎn]擇的(De)參數必須在其正向偏◇置◇(Zhì)安全區(FBSOA)。⋄計⋄算參數時留[Liú]有的裕(Yù)量較大。

① 額定電[Diàn]壓
輸[Shū]入電網[Wǎng]電(Diàn)壓整流濾波後[Hòu]，輸∇出∇的電壓最(Zuì)大值：
(11)
∇其∇中，Ud為IGBT承受的▾穩▾态最大電壓，U為電網電▲壓▲有效值(Zhí)為380V；1.1為(Wéi)波動系(Xì)⋄數⋄；α安全系數取1.1。

關斷▽時▽[Shí]的峰值電壓Uce▾為▾988V，額定電壓應向上取，實際(Jì)電壓[Yā]等級值(Zhí)取1200V。

② 額定[Dìng]電流Ic
甘肅變壓器一次側電流
I1=I2×N2/N1=125A
其中，I1為甘肅●變●壓器一次側電流(Liú)，I2為測▾試▾甘肅變壓器輸出電流，N1、N2為◇甘◇肅變壓器一[Yī]次側和⋄二⋄(èr)次側◈匝◈數。
每隻[Zhī]IGBT管上的[De]平均電流I為63A。

額定電流Ic是IGBT手冊上給出的在結[Jié]溫25℃條件下的額定值，Ics=186A。

其(Qí)中，Ics為IGBT額定(Dìng)電流計算值(Zhí)；I為每∇隻∇IGBT管上的平均電流；1.414為峰值系數；1.5為Imin過載容量◆系◆數；1.4為Ic減小系數。額定電流Ic是根據管子(Zǐ)電流等[Děng]級按200A取。◊綜◊上所述，IGBT管的額定●電●[Diàn]壓為1200V，額[é]定電流為200A。因此，IGBT選擇西門子IGBT模塊BSM200GB120DLC。

4 輸出整流(Liú)電路設計
整流二極管不(Bú)僅應[Yīng]有短的反(Fǎn)向恢複時間和小的⋄反⋄向恢⋄複⋄(Fú)電流，而且反向電流(Liú)的◇恢◇複速度以緩◆慢◆為好，便◇于◇減小噪聲。常用的有摻金擴散(Sàn)型、外延◊型◊、肖特基型和快恢[Huī]複型（PIN）。其中，快(Kuài)恢複型的特點[Diǎn]是正向壓降低，常溫時0.85V，随結溫升高，正向電壓[Yā]降會更低，150℃時隻有0.6V，和[Hé]肖特基管(Guǎn)接近；反[Fǎn]向時∇間∇短，不大于200ns；反向漏電流在150℃時和額定電壓下隻有(Yǒu)1mA，接近普[Pǔ]通整●流●二極管。故選[Xuǎn]用快恢複型二(èr)極管。

對于單相[Xiàng]全波整流電路，整流二◇極◇管額(é)定電流：
IN=0.5×I2=500A
式中，IN為整流二極管額定電流；I2為(Wéi)甘肅變壓器輸出電流1000A
管上▽承▽受最大▿反▿壓：
Um=2×U2=136V
其中，U2為測試甘肅變●壓●器輸出電(Diàn)壓幅◈值◈68V。考慮到留有一定的裕量，因此，二極(Jí)∇管∇(Guǎn)按電壓300V，電(Diàn)流2000A選取。最(Zuì)終選擇的是ZK300-35ZT3平闆型快恢複二極管。
　　
控制電路設計
本設計[Jì]中控(Kòng)制電(Diàn)路選用移相控制。移相(Xiàng)式(Shì)PWM控制器通過移相，使全橋的(De)四個輪流導通(Tōng)。在◆同◆一橋[Qiáo]臂的兩個管輪流導通過程中，通▾過▾甘肅變壓器的漏感[Gǎn]與管的輸(Shū)出寄生●電●容組[Zǔ]成諧振腔使⋄電⋄[Diàn]容上的電壓以最快的速度放電，保證管[Guǎn]處于零電壓狀态(ZVS)，從[Cóng]而避免了工作[Zuò]過程中電壓電流的重疊。

PWM移相控制是通過UC3875的(De)誤差放大器來實現的，在UC3875的4角(Jiǎo)上[Shàng]接PI調節器，利用電壓傳感▿器▿(Qì)将輸出電壓與給定基準電壓○相○比較，◈從◈而控[Kòng]制A、B與C、D之間[Jiān]的相位，最終調整波形占空比，使甘肅變壓(Yā)器穩定在預定值上。A/B、D/C○兩○[Liǎng]個半∆橋∆，可單獨進行導通(Tōng)延時(即死區時間)的控制，在該死區[Qū]時間内确保下一個(Gè)功率器件的輸出電容放電完畢，為即将導通的器件提(Tí)供電[Diàn]壓開通條(Tiáo)件。

圖3所示是本設計的控制∇電∇(Diàn)路圖。

圖3 控制電路

驅(Qū)動電路設計
随着IGBT在(Zài)各▲類▲變流裝置(Zhì)中的[De]廣泛應(Yīng)▽用▽，IGBT驅動模塊的選[Xuǎn]擇◆及◆(Jí)其性能越來越引起使用者▿的▿重視。理想的驅(Qū)動模塊除了應為IGBT提供足夠的開通和關斷栅(Shān)壓外，還應具備(Bèi)迅◊速◊、可靠的保護功能，同[Tóng]時力求電路簡單、穩[Wěn]定。IGBT的常(Cháng)用(Yòng)驅動模塊有許多種[Zhǒng]，其中EXB系列應用最廣。EXB841驅動模塊[Kuài]廣⋄泛⋄◇應◇用于甘肅(Sù)變壓器、UPS、電力傳動及電力補償等領域。

▲圖▲4所[Suǒ]示是本設的IGBT的驅動電路圖(Tú)。

圖4 驅動電路

IGBT在過[Guò]程中需要一◆個◆[Gè]+15V電[Diàn]壓以獲得低開啟電[Diàn]壓，還需[Xū]要一個5V◊關◊栅電壓以[Yǐ]防止關斷時的誤動作[Zuò]。

這兩種[Zhǒng]電壓均可(Kě)由20V▿供▿電▽的▽(De)驅動器内部電路産生。